51单片机静态数码管和动态数码管原理及实验

数码管实验

• 数码管
  多位数码管，即是两个或两个以上单个数码管并列集中在一起形成一体的数码管。当多位一体时，它们内部的公共端是独立的，而负责显示什么数字的段线全部是连接在一起的，独立的公共端可以控制多位一体中的哪一位数码管点亮，而连接在一起的段线可以控制这个能点亮数码管亮什么数字，通常我们把公共端叫做“位选线”，连接在一起的段线叫做“段选线”有了这两个线后，通过单片机及外部驱动电路就可以控制任意的数码管显示。一般一位数码管有10个引脚，二位数码管也是10个引脚，四位数码管是12个引脚。
  为了更方便区分段选和位选，请看下原理图：
  
  如图为两个4位一体的数码管，可以看到与8个com相连的是两个数码管的位选，位选与引脚相连，所以位选控制那个灯亮。段选可以看到a,b,g并联到一起。因为是并联，所以点亮的数码管显示的数字相同。
• 共阴极数码管和共阳极数码管
  

图a数码管管脚图，图b是共阳极数码管，图c是共阴极数码管。
由图b可知共阳极数码管阳极连接在一起，接高电平，阴极对应的各段分别控制。比如要想显示1，则阴极对应的bc段低电平，其它接高电平，即可显示。
由图C可知，共阴极数码管将各个二极管的阴极连接在一起(阴极为低电平)，而阳极控制各段，比如要显示1，则bc为高电平，其它各段低电平即可显示。

共阳极和共阴极数码管对照表
共阳极数码管对照表（位选位高电平，各段选低电平控制数字显示）

uchar code table［］={
	0xc0，//0
	0xf9，//1
	0xa4，//2
	0xb0，//3
	0x99，//4
	0x92，//5
	0x82，//6
	0xf8，//7
	0x80，//8
	0x90，//9
	0x88，//A
	0x83，//B
	0xc6，//C
	0xa1，//D
	0x86，//E
	0x8e, //F
	0x8c, //P
	0xc1,//U
	0x91,//Y
	0x7c,//L
	0x00,//全亮
	0xff  //熄灭
};

共阴极数码管对照表（位选为低电平，段选为高电平）

uchar code leddata[]={
	0x3F,  //"0"
    0x06,  //"1"
    0x5B,  //"2"
    0x4F,  //"3"
    0x66,  //"4"
    0x6D,  //"5"
    0x7D,  //"6"
    0x07,  //"7"
    0x7F,  //"8"
    0x6F,  //"9"
    0x77,  //"A"
    0x7C,  //"B"
    0x39,  //"C"
    0x5E,  //"D"
    0x79,  //"E"
    0x71,  //"F"
    0x76,  //"H"
    0x38,  //"L"
    0x37,  //"n"
    0x3E,  //"u"
    0x73,  //"P"
    0x5C,  //"o"
    0x40,  //"-"
    0x00  //熄灭
	};

• 数码管显示原理
  1.静态显示
  多位数码管依然可以静态显示，但是显示时要么只显示一位数码管，否则一体的多位同时显示必须时显示相同内容。当多位数码管应用于某一系统时，它们的“位选”是可独立控制的，而“段选”是连接在一起的，我们可以通过位选信号控制哪几个数码管亮，而在同一时刻，位选选通的所有数码管上显示的数字始终都是一样的，因为它们的段选是连接在一起的，所以送入所有数码管的段选的信号都是相同的，那么他们显示的数字必定一样。（换言之，你可以通过位选控制那个数码管亮，但是亮的同时显示的数字必定相同）
  2.动态显示
  位选控制亮不亮，而段选控制显示数字，那怎样显示不同的数字呢？这就利用了人体肉眼观察的能力。
  举个例子，假设段选1控制第一位数码管数字显示1，那么在显示第二个数码管是段选控制数码管显示2，而位选控制灯第二位数码管亮，第一位数码管灭。但是给人的感受是第一位数码管并没有灭（实际已经灭了），因为时间太短人体肉眼无法识别。这样就会发现数码管动态显示是向左或向右一位一位点亮。
• 静态数码管工作原理
  静态数码管原理图：
  
  因为共阳极数码管，所以位选接的是高电平，要想正常显示通过控制低电平来控制段选即可。
• 静态数码管代码实现：

#include 
#include 
typedef unsigned char u8; //重定义全局字符型变量
typedef unsigned int u16; //重定义全局整型变量
u8 code table[16]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,
0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
/*利用数组引用数码表（注次数码表为阴极数码表，因为是共阳极数码管，本应使用刚阳极数码管，
为了方便直接将共阴极数码表取反来使用）。code是将数组从ram调到ROM节省空间*/

/*延时函数*/
void dealy(u16 i)
{
while(i--);
}

void main()
{ int i=0;
  for(i=0;i<9;i++){
  P0=~table[i];//取反是因为使用的是阴极数码表，而取反得阳极数码表
  dealy(50000);
  }	
  //p0=~table[0];  该写法是固定显示数字不变的写法，~table[0]显示的就为0
	 
}

• 动态数码管工作原理
  
  如图，位选的控制通过连接J16的管脚连接138译码器，利用138译码器控制位选。段选不是有单片机IO直接驱动，而是通过连接74HC25芯片连接管脚，利用芯片来实现段选。
  因为是共阴极数码管，所以位选应接低电平，段选接高电平时，数码管正常显示。

译码器工作原理

可以有真值表观察，当使能控制都为低电平的情况下，A0A1A2输入不同电平控制输出。
例，A0A1A2为000（二进制为0）对应Y0就输出低电平，为001（二进制为1）输出Y1就位高电平。所以就相当于二进制十进制，十进制对应输出。

74HC25看自己的原理图即可，不再阐述。

• 动态数码管代码实现

#include 
#include 
typedef unsigned char u8; //重定义全局字符型变量
typedef unsigned int u16; //重定义全局整型变量

u8 code table[16]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,
0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
/*利用数组引用数码表（该数码管是共阴极数码管，所以使用共阴极数码表）。code是将数组从ram调到ROM节省空间*/

sbit LSA=P2^2;    //ABC分别连接单片机的P2^2,P2^3,P2^4管脚
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;

/*延时函数*/
void dealy(u16 i)
{
while(i--);
}

/*动态显示函数
*参数说明
*ABC分别为138译码器的输入端，通过控制输入端来控制输出端的高低电平，从而实现对位选的控制
且A为二进制中的低位，C为高位*/
void Display()
{  u16 i=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
 switch(i)
 {
 case 0:LSA=0;LSB=0;LSC=0;break; //利用138译码器来控制位选，当ABC都等于0时，y0为低电平，其余为高电平
 case 1:LSA=1;LSB=0;LSC=0;break; //Y1输出低电平
 case 2:LSA=0;LSB=1;LSC=0;break; //Y2输出低电平
 case 3:LSA=1;LSB=1;LSC=0;break; //Y3输出低电平
 case 4:LSA=0;LSB=0;LSC=1;break; //Y4输出低电平
 case 5:LSA=1;LSB=0;LSC=1;break; //Y5输出低电平
 case 6:LSA=0;LSB=1;LSC=1;break; //Y6输出低电平
 case 7:LSA=1;LSB=1;LSC=1;break; //Y7输出低电平
 }
 P0=table[i];  //第i个为低电平决定位选则跳出switch循环，P0提供段选(原理图可以看出)
 dealy(100);  // 短暂的延时，达到肉眼看不到的速度，以达到同时显示效果
 P0=0x00;     //清零，作用为了下一个显示不会产生重影
}
}

void main()
{ 
  while(1)
  {
  Display();
  }	 
}